Niederfrequenztechnik

Entwicklungen und Produkte:
schnelle MOS-FET-PA im A-Betrieb

schnelle MOS-FET-PA

Leistungs-MOS-FETs leistungslos anzusteuern schöpft die Fähigkeiten eines MOS-FET bei Weitem nicht aus. Obere Grenzfrequenz und Einschaltzeiten werden im Wesentlichen durch die Art und Weise bestimmt, mit der die MOS-FETs getrieben werden. Hochfrequenzschaltungstechnik ist gefordert. Darum haben wir hier eine Schaltung entwickelt, die die Gate-Kapazitäten der MOS-FETs in der Endstufe mit großen Strömen laden und entladen kann. Die Treiberschaltung ist eine kombinierte Basis-Kollektorschaltung mit bipolaren Transistoren, eine Stromquelle, die schnell über 1/4 A liefern kann. Der grundlegende Unterschied zu üblichen MOS-FET-PAs ist also, dass diese Schaltung von Anfang an für die Übertragung von steilen Flanken/Spannungssprüngen und nicht für die Übertragung von harmonischen Signalen konstruiert wurde. Diese Schaltung befindet sich bei uns noch in der Entwicklung und wird komplett in Spice berechnet. Die Stabilitätsprobleme konnten durch zwei Gegenkopplungsstrompfade beseitigt werden. Schenken Sie einmal dem Gate-Strom-Diagramm Ihre Aufmerksamkeit.

Aber, keine Panik liebe Musikfreunde, um einem idealen Tiefpass nach dem DAC im Ausgang eines CD-Players gerecht zu werden, benötigt eine Kombination aus Vorverstärker und PA nur eine Slew Rate von 0.0441*sqrt(4*R/Ohm*Prms/W) V/us, also 1.764 V/us bei 4 Ohm Lautsprechern und 100 Wrms Ausgangsleistung :-).

Literaturverweise: Halbleiterschaltungstechnik - Tieze/Schenk, Analoge Schaltungen - Seifart, Elektronik - Müseler/Schneider

Technische Daten mit Gate-Strom-Treiber:

Technische Daten ohne Gate-Strom-Treiber:

Class-A-Betrieb Kleinsignal-Frequenzbereich: 4 Hz - 25 MHz Großsignal-Frequenzbereich: > 6 MHz Slew-Rate: 635 V/us Überschwingen: 13 % Eingangswiderstand: 43 kOhm elektronische Verstärkung: 11.4 dB äq. Ein.-rauschspg.: 46.8 nV/SQR(Hz) -> -115.1 dB/22 kHz/13 W -> -103.8 dB/22 kHz/1 W Klirrfaktor: < 0.110 % / 13 W, < 0.033 % / 1 W Ausgangsleistung: 13 W / 16.4 W / 23.7 W RMS an 8 Ohm / 6 Ohm / 4 Ohm

Class-A-Betrieb Kleinsignal-Frequenzbereich: 4 Hz - 7.3 MHz Großsignal-Frequenzbereich: > 3 MHz Slew-Rate: 235 V/us Überschwingen: 13 % Eingangswiderstand: 43 kOhm elektronische Verstärkung: 11.4 dB äq. Ein.-rauschspg.: 46.8 nV/SQR(Hz) -> -115.1 dB/22 kHz/13 W -> -103.8 dB/22 kHz/1 W Klirrfaktor: < 0.120 % / 13 W, < 0.042 % / 1 W Ausgangsleistung: 13 W / 16.4 W / 23.7 W RMS an 8 Ohm / 6 Ohm / 4 Ohm

Der Vergleich mit einer identischen Endstufe ohne Gate-Strom-Booster zeigt: Kleinsignalbandbreite, Großsignalbandbreite, Slew-Rate und Klirrfaktor sind etwa doppelt so gut, das Rauschverhalten ist identisch. Die hier betrachtete einfache Endstufe kann auch schon einiges an Gate-Strom liefern.

schnelle MOS-FET-PA	einfache MOS-FET-PA

Kleinsignal-Übertragungsfunktion:	Kleinsignal-Übertragungsfunktion:

Slew-Rate bei Vollaussteuerung mit einem Sprung:	Slew-Rate bei Vollaussteuerung mit einem Sprung:

Einschwingverhalten:	Einschwingverhalten:

Gate-Strom beider MOS-FETs bei Vollaussteuerung mit einem Sprung:	Gate-Strom beider MOS-FETs bei Vollaussteuerung mit einem Sprung:

zur Klirrfaktorberechnung - Grundwelle und ihre Harmonischen (1 kHz, 1 W)	zur Klirrfaktorberechnung - Grundwelle und ihre Harmonischen (1 kHz, 1 W)

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